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Enunciado

Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.Problemas Adicionais - Ex. 97

Você descobre que o forno de micro-ondas não está funcionando e resolve esquentar a água para fazer chá agitando uma garrafa térmica. Suponha que a água da torneira está a 19 ° C , a água cai 32   c m a cada sacudida, e você dá 27 sacudidas por minuto. Supondo que a perda de energia térmica pelas paredes e pela tampa da garrafa térmica é despezível, de quanto tempo (em minutos) você precisa para aquecer a água até 100 ° C .

Passo 1

Vamos começar encontrando uma expressão para a energia total que deve ser transferida para água para aquecê-la de 19 ° C até 100 ° C :

E = m c Δ T

A cada vez que a água é chacoalhada, e forçada a percorrer uma distância vertical h = 32   c m , a energia transferida para a água é:

Δ U = m g h

Então a quantidade total de chacoalhadas necessárias é:

n = E Δ U = m c Δ T m g h = c Δ T g h

n = 4186,8 100 ° C - 19 ° C ( 9,8 ) ( 0,32 ) = 1,081   .   10 5

Passo 2

Se você dá 27 sacudidads por minuto, quanto tempo vai levar para completar todas as sacudidade necessárias?

Δ t = 1,081   .   10 5 27 = 4,0   .   10 3   m i n u t o s

O que corresponde a pouco menos de três dias inteiros.

Resposta

São necessários 4,0   .   10 3 minutos para aquecer a água até 100 ° C .

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